(57)【要約】  被加工物から間隔をおいて配置されたワイヤ電極と、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に高周波電圧を印加するための定電圧電源とを備え、前記高周波電圧の印加により前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に放電を発生させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置であって、前記定電圧電源から流れる電流の電流値を測定する電流測定手段と、測定された前記電流値と前記電流値の変化値とに基づいて、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間の状態である極間状態を判別する判別手段と、判別された前記極間状態に基づいて、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間隔を制御する制御手段とをさらに備える。
2011145217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物から間隔をおいて配置されたワイヤ電極と、
前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に高周波電圧を印加するための定電圧電源とを備え、
前記高周波電圧の印加により前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に放電を発生させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置であって、
前記定電圧電源から流れる電流の電流値を測定する電流測定手段と、
測定された前記電流値と前記電流値の変化値とに基づいて、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間の状態である極間状態を判別する判別手段と、
判別された前記極間状態に基づいて、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間隔を制御する制御手段とを
さらに備えることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に高周波電圧を印加するスイッチング回路部を備え、
前記電流測定手段は、前記定電圧電源と前記スイッチング回路部との間に接続された電流検出用抵抗と、前記電流検出用抵抗の電圧を測定する電圧計とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
前記判別手段によって判別された前記極間状態が、開放状態の場合、或いは放電状態で前記間隔が所望の範囲の値より大きい場合は、
前記制御手段は、前記変化値と電流変化値閾値との差分に基づいて、前記間隔が小さくなるように制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
前記判別手段によって判別された前記極間状態が、放電状態で前記間隔が所望の範囲の値より小さい場合は、
前記制御手段は、前記電流値の絶対値と電流絶対値閾値との差分に基づいて、前記間隔が大きくなるように制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
前記判別手段によって判別された前記極間状態が、放電状態で前記間隔が所望の範囲の値である場合は、
前記制御手段は、前記変化値と電流変化値閾値との差分と前記電流値の絶対値と電流絶対値閾値との差分とに基づいて、前記間隔が所望の範囲の値に維持されるように制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
前記判別手段によって判別された前記極間状態が、短絡状態の場合は、
前記制御手段は、前記極間状態が短絡状態でなくなるまで、前記間隔が大きくなるように制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤ電極とこのワイヤ電極に所定間隔を置いて対向配置される他方の電極としての被加工物との間である極間に電圧を印加して間欠的な放電を発生させ被加工物を加工するワイヤ放電加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放電加工装置は、ワイヤ等の工具電極と被加工物との間(以下「加工間隙」または「極間」という)に電圧を印加して、放電を発生させ加工を行うものである。放電加工装置においては、極間に高周波電圧を印加し、短い時間幅の放電を高い繰り返し頻度で発生させることによって微細な加工面が得られることが知られているが、既に様々な技術が開示されている（例えば、特許文献１乃至６参照）。【０００３】
例えば、放電加工用電源において、１．０ＭＨｚから５．０ＭＨｚの高周波電圧を極間に印加することによって１μｍＲｍａｘ以下の加工面が得られることが開示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、放電加工方法及びその装置、並びにこの放電加工装置に適用可能な静電容量可変装置及びインダクタンス可変装置においては、７．０ＭＨｚから３０ＭＨｚの高周波電圧を極間に印加することによって０．５μｍＲｍａｘ以下の加工面が得られることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
ところで、ワイヤ放電加工装置では、安定した加工状態を維持するために、極間電圧に基づく軸送り制御が行われている。ワイヤ電極と被加工物とが接近して放電が開始すると、極間電圧は下がるが、さらに接近し放電の周期が短くなるほど、すなわち放電が頻繁に発生するほど、極間電圧は低くなる。これにより、極間距離が狭いか、広いかの判別ができる。【０００６】
したがって、通常、ワイヤ放電加工装置では、加工中の極間電圧を整流して一方の極性の電圧に変換し、その極間電圧の高低に基づいて、極間の状態が、放電開始前の開放状態（オープン状態）、短絡状態、或いは放電が開始して短絡状態に至るまでの放電中状態のいずれの状態であるかを判別する。【０００７】
このことにより、極間電圧に基づいてワイヤ電極と被加工物との相対的な位置移動である軸送りの速度調整を行い、安定な加工が持続できるようにしている。また、極間電流をセンサコイルで検出し、検出した電流から重畳されているオフセット成分を除去することにより、放電エネルギーが小さい場合でも正確に放電状態を検出できることが開示されている（例えば、特許文献３参照）。【０００８】
また、電源から充電コンデンサに至る通電経路にシャント抵抗を設け、シャント抵抗を流れる電流を放電検出信号として取り出す方法も開示されている（例えば、特許文献４参照）。【０００９】
しかしながら、以上のように高周波電源を用いる場合には、周波数が数ＭＨｚ以上の高周波電圧は、整流回路の動作限界を超えてしまう。従って、一般的に整流した電圧によって、極間の状態が、開放状態、放電中状態、或いは短絡状態のいずれであるかを判別することが困難である。【００１０】
つまり、高周波電源を用いる場合には、極間電圧に応じた軸送りの速度調整が困難となる場合があり、安定した加工状態が維持できない場合がある。逆に高周波電源を用いて安定した加工状態が維持できる具体的な場合とは、例えば、定速送りで対応できる加工である。より具体的には、加工量に変動が起き難い仕上げ加工のように、荒加工が行われた後の面をなぞって仕上げを行う加工を、一例として挙げることができる。【００１１】
しかし、仕上げ加工でも被加工物の歪みなどによって必要な加工量が変化する場合には、定速送りでは加工面にスジが入りその痕跡が残ってしまう。つまり、加工量に変動が起きやすい場合には、高周波電源の使用は困難である。また、ファーストカットでも高周波電源の使用は困難である。【００１２】
このように、高周波電源を用いるワイヤ放電加工装置では、加工面粗さを向上させることはできるが、近年の市場の厳しい要求品質に対応するためには、以上のように高周波電源に関わる問題を解決する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開昭６１−２６０９１５号公報
【特許文献２】特開平７−９２５８号公報
【特許文献３】特開２００７−０４４８１３号公報
【特許文献４】特開昭６１−２１９５２１号公報
【特許文献５】特開平０７−００１２３７号公報
【特許文献６】特開平１１−２２６８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
また、軸送り制御のために極間に極間状態を判定するための検出回路や配線を設けると、浮遊成分を極間に取り付けることとなり、その影響で加工が不安定化する。これにより加工面へのスジの形成や面粗さの悪化につながり、高周波電源ではその影響が特に顕著である。【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ワイヤ電極と当該ワイヤ電極に所定の間隔を置いて対向配置される他方の電極としての被加工物との間である極間に高周波電圧を印加して放電を発生させるワイヤ放電加工装置において、被加工物を高い精度で加工することが可能となる軸送り速度制御方式を備えた高周波電源用ワイヤ放電加工装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物から間隔をおいて配置されたワイヤ電極と、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に高周波電圧を印加するための定電圧電源とを備え、前記高周波電圧の印加により前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に放電を発生させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置であって、前記定電圧電源から流れる電流の電流値を測定する電流測定手段と、測定された前記電流値と前記電流値の変化値とに基づいて、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間の状態である極間状態を判別する判別手段と、判別された前記極間状態に基づいて、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間隔を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、極間に配線・検出回路等の浮遊容量成分を持たせずに極間状態が判定できるので、高周波電源を用いたワイヤ放電加工装置において、加工安定性の維持と面粗さの悪化防止を両立した、加工精度が高い軸送り速度制御が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる軸送り制御方式の主な回路構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、あるワイヤ電極及び被加工物を加工した場合にシャント抵抗に流れる電流値の時間変化を数値制御装置により測定をした結果を示す図である。
【図３】図３は、別のワイヤ電極及び被加工物を加工した場合にシャント抵抗に流れる電流値の時間変化を数値制御装置により測定をした結果を示す図である。
【図４】図４は、電流絶対値と電流変化値の両方を用いて極間状態の判別する方法の一例を示す図である。
【図５】図５は、極間状態が「オープン」或いは「放電(ギャップ大)」と判断された場合の軸送り制御方式を示すブロック図である。
【図６】図６は、極間状態が「放電(ギャップ安定)」と判断された場合の軸送り制御方式を示すブロック図である。
【図７】図７は、極間状態が「放電(ギャップ小)」状態と判断された場合の軸送り制御方式を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上述した問題を回避して、極間に検出回路及びその配線を取り付けない方法として、定電圧電源と加工電源内のスイッチング回路の間にシャント抵抗を設けて、シャント抵抗を流れる電流を放電検出信号として取り出すことが考えられる。
【００２０】
しかし高周波電源の場合には、被加工物の材質、被加工物の板厚、ワイヤ電極の線径、ワイヤ電極の材質、軸の位置、加工液面の高さ等による極間のインピーダンスの変化の影響が大きくなり反射電流が異なってくる。このため、電流値のみだけ、或いは電流の変化値のみだけでは極間の状態を判別することができず、軸送り制御を行うことは困難である。
【００２１】
また高周波電源では数ＭＨｚで発振を行っており、数百nsのサンプリング周期で測定を行わないと極間状態の変化がわからないため軸送り制御は困難である。しかし数百nsでのサンプリング周期で行おうとすると数値制御装置等が非常に高価になってしまうという問題点があった。
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態にかかる高周波電源を用いたワイヤ放電加工装置における軸送り速度制御方式を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
実施の形態．
図１は、本実施の形態のワイヤ放電加工装置の軸送り制御方式にかかる回路構成を示すブロック図である。ワイヤ電極１０１と被加工物１０２との間に高周波電源１１１が接続されている。高周波電源１１１は、高周波スイッチングを行うスイッチング回路１０３と、そのスイッチングを制御するスイッチング制御回路１０４を備える。
【００２４】
定電圧電源１０７が、スイッチング回路１０３に電圧を供給しているが、定電圧電源１０７とスイッチング回路１０３との間にシャント抵抗１０６と電圧計１０５が配置されている。数値制御装置１０８は、定電圧電源１０７とスイッチング回路１０３との間の電流を測定している。
【００２５】
数値制御装置１０８は、測定した電流に基づいて、その電流絶対値と電流変化値とから極間状態を判別し、判別した極間状態に応じてサーボアンプ１０９への指令値を変化させてモーター１１０で軸送り速度、即ち指令速度ｖ（ｔ）を変化させる。このように軸送り速度制御を行い、ワイヤ電極１０１と被加工物１０２との相対的な距離、即ち極間距離を制御する。
【００２６】
電圧計１０５で測定したシャント抵抗１０６に流れる電流値を、数十msのサンプリング周期で数値制御装置１０８により測定をした結果、図２のようにオープン時の電流は電流時間変化２０１のように、加工時の電流は電流時間変化２０２のように、短絡時の電流は電流時間変化２０３のように時間変動する。
【００２７】
また、図２の結果が得られた場合とワイヤ電極、被加工物を変更してみると、図３のような結果が得られた。即ち、オープン時の電流は電流時間変化３０１のように、加工時の電流は電流時間変化３０２のように、短絡時の電流は電流時間変化３０３のように時間変動する。
【００２８】
ここで、図２と図３を比較すればわかるように、ワイヤ電極や被加工物に依存してオープン時、加工時、短絡時の電流値の時間変化の傾向が異なっている。従って、電流値(電流絶対値)のみから、或いは電流の変化値のみから、極間の状態を判別することはできず、これら一方のみに基づいて軸送り制御を行うことは難しい。
【００２９】
そこで、本実施の形態においては、電流値(電流絶対値)と電流変化値(現在の電流値と一つ前のサンプリングで測定した電流値の差分)の両方を使用することにより、ワイヤ等の工具電極と被加工物との間の状態、即ち、極間状態の判別を可能にする。
【００３０】
電流絶対値と電流変化値の両方を使用した具体的な極間状態の判別方法の一例を図４に示す。この極間状態の判別は、例えば数値制御装置１０８が実行する。しかし、数値制御装置１０８とは別に極間状態の判別手段を設けて判別を実行させてもよい。そして、その判別結果に基づいて数値制御装置１０８がサーボアンプ１０９及びモーター１１０を介して軸送り速度を制御する構成にしても構わない。
【００３１】
ここで、図４の横軸は電流絶対値ｉａ、縦軸は電流変化値ｉｃを示しており、両者の値により各極間状態が判別可能になっている。ここで、Ｉａ１、Ｉａ２、Ｉａ３は電流絶対値閾値であり、Ｉｃ１、Ｉｃ２、Ｉｃ３、Ｉｃ４は電流変化値閾値であり、それぞれ以下の極間状態の判別で用いる。Ｉａ２は基準電流絶対値であり、Ｉｃ３は基準電流変化値である。
【００３２】
例えば、極間状態が「オープン」、即ち「開放」状態のときは、電流絶対値ｉａが電流絶対値閾値のＩａ１とＩａ３との間にあり、かつ電流変化値ｉｃが電流変化値閾値のＩｃ１以下になることを示している。言い換えると、電流絶対値ｉａが基準電流絶対値Ｉａ２から例えば一定の幅以内にあり、電流変化値ｉｃが基準電流変化値Ｉｃ３よりも一定の値以上小さい。
【００３３】
また、放電状態で極間が離れ気味、即ち、「放電（ギャップ大)」状態のときは、電流絶対値ｉａが電流絶対値閾値Ｉａ１とＩａ３の間にあり、かつ電流変化値ｉｃが電流変化値閾値Ｉｃ１とＩｃ２の間もしくはＩｃ４以上になることを示している。言い換えると、電流絶対値ｉａが基準電流絶対値Ｉａ２から例えば一定の幅以内にあり、電流変化値ｉｃが基準電流変化値Ｉｃ３からは例えば一定の幅以上離れているが、「オープン」状態にはなっていない。
【００３４】
また、放電状態で加工が安定しているとき、即ち、「放電（ギャップ安定)」状態のときは、電流絶対値ｉａがＩａ１とＩａ３の間にあり、かつ電流変化値ｉｃがＩｃ２とＩｃ４の間にあることを示している。言い換えると、電流絶対値ｉａが基準電流絶対値Ｉａ２から例えば一定の幅以内にあり、電流変化値ｉｃも基準電流変化値Ｉｃ３から例えば一定の幅以内にある。
【００３５】
さらに、放電状態で極間が接近気味、即ち、「放電（ギャップ小)」状態のときは、電流絶対値ｉａがＩａ１以下もしくはＩａ３以上、言い換えると電流絶対値ｉａが基準電流絶対値Ｉａ２から例えば一定の幅以上離れていて、かつ電流変化値ｉｃがＩｃ１以上であることを示している。
【００３６】
そして、極間状態が「短絡」状態のときは、電流絶対値ｉａがＩａ１以下もしくはＩａ３以上、即ち電流絶対値ｉａが基準電流絶対値Ｉａ２から例えば一定の幅以上離れていて、かつ電流変化値ｉｃが電流変化値閾値Ｉｃ１以下になっている。
【００３７】
本実施の形態においては、上記のように電流絶対値と電流変化値の両方を用いて極間状態を検出し、それに基づいて加工状態に応じた軸送り制御を行う機構を設ける。これによって、高周波電源を用いたワイヤ放電加工装置において、高精度の加工が可能となる。ここで、各極間状態に対応した軸送り制御機構をどのように構成するかが問題となる。
【００３８】
本実施の形態では、高周波電源１１１を用いたワイヤ放電加工装置において、定電圧電源１０７の電流値と電流の変化値を基に極間状態を判別し、判別した結果によって軸送り制御方式を以下のように変更する。図５、図６、及び図７は、それぞれ上述した極間状態に応じて適用する軸送り制御方式を表したブロック図を示している。
【００３９】
＜「オープン」状態、「放電(ギャップ大)」状態のときの制御方式＞
図４において、極間状態が「オープン」状態、或いは「放電(ギャップ大)」状態と判断された場合は、図５のブロック図に示した軸送り速度制御方式が実行される。ここで、Ｋｐ１は比例ゲイン、Ｋｉ１は積分ゲイン、Ｖは基準指令速度、ｖ（ｔ）は指令速度である。
【００４０】
極間状態が「オープン」状態、或いは「放電(ギャップ大)」状態と判断された場合は、極間が離れ気味であるから、指令速度ｖ（ｔ）を上げる制御を行う。具体的には、図５の減算器１１において、数値制御装置１０８により測定された電流変化値ｉｃから電流変化値閾値Ｉｃ３を引いた第１の差分を算出する。そして、乗算器１２が第１の差分に比例ゲインＫｐ１を乗じて得た値と、積分器１３が第１の差分を積分し当該積分値に乗算器１４が積分ゲインＫｉ１を乗じた値とを、加算器１５が加算して第１の加算値を算出する。最後に、加算器１６が第１の加算値を基準指令速度Ｖに加えて指令速度ｖ（ｔ）を決定する。
【００４１】
即ち、電流変化値ｉｃと電流変化値閾値Ｉｃ３の差分を比例積分制御(比例制御・比例積分微分制御)し、その出力を基準指令速度Ｖに加えて指令速度ｖ（ｔ）を上げる。これにより、極間距離を近づける制御を実行する。
【００４２】
このような演算および制御は、例えば、図５の減算器１１、積分器１３等の演算器を数値制御装置１０８内に実際に備えてハードウェア的に実行してもよいし、或いは、数値制御装置１０８内に備えられたＣＰＵ及びコンピュータプログラムによってソフトウェア的に実行してもかまわない。数値制御装置１０８は、サーボアンプ１０９及びモーター１１０を介して軸送り速度が上記指令速度ｖ（ｔ）となるように制御する。
【００４３】
＜「放電(ギャップ安定)」状態のときの制御方式＞
図４において、極間状態が「放電(ギャップ安定)」状態と判断された場合は、図６のブロック図に示した軸送り速度制御方式が実行される。ここで、Ｋｐ１及びＫｐ２は比例ゲイン、Ｋｉ１及びＫｉ２は積分ゲイン、Ｖは基準指令速度、ｖ（ｔ）は指令速度である。
【００４４】
極間状態が「放電(ギャップ安定)」状態と判断された場合は、その極間状態が維持されるように指令速度ｖ（ｔ）を制御する。具体的には、図６の減算器１１において、数値制御装置１０８により測定された電流変化値ｉｃから電流変化値閾値Ｉｃ３を引いた第１の差分を算出する。そして、乗算器１２が第１の差分に比例ゲインＫｐ１を乗じて得た値と、積分器１３が第１の差分を積分し当該積分値に乗算器１４が積分ゲインＫｉ１を乗じた値とを、加算器１５が加算して第１の加算値を算出する。
【００４５】
さらに、図６の減算器２１において、数値制御装置１０８により測定された電流絶対値ｉａから電流絶対値閾値Ｉａ２を引いた第２の差分を算出する。そして、乗算器２２が第２の差分に比例ゲインＫｐ２を乗じた値と、積分器２３が第２の差分を積分し当該積分値に乗算器２４が積分ゲインＫｉ２を乗じた値とを、加算器２５が加算して加算して第２の加算値を算出する。そして、減算器３６が第２の加算値から第１の加算値を引いた値を算出して出力する。最後に、減算器３６の出力値を加算器３７が基準指令速度Ｖに加えて指令速度ｖ（ｔ）を決定する。
【００４６】
即ち、電流変化値ｉｃと電流変化値閾値Ｉｃ３の差分を比例積分制御(比例制御・比例積分微分制御)し、また電流絶対値ｉａと電流絶対値閾値Ｉａ２の差分を比例積分制御(比例制御・比例積分微分制御)し、それぞれの出力の差分を基準指令速度Ｖに加えて指令速度ｖ（ｔ）を決定する。これにより、極間状態が「放電(ギャップ安定)」に維持されるように極間距離を制御する。
【００４７】
このような演算および制御は、例えば、図６の減算器１１、２１、積分器１３、２３等の演算器を数値制御装置１０８内に実際に備えてハードウェア的に実行してもよいし、或いは、数値制御装置１０８内に備えられたＣＰＵ及びコンピュータプログラムによってソフトウェア的に実行してもかまわない。数値制御装置１０８は、サーボアンプ１０９及びモーター１１０を介して軸送り速度が上記指令速度ｖ（ｔ）となるように制御する。
【００４８】
＜「放電(ギャップ小)」状態のときの制御方式＞
図４において、極間状態が「放電(ギャップ小)」状態と判断された場合は、図７のブロック図に示した軸送り速度制御方式が実行される。ここで、Ｋｐ２は比例ゲイン、Ｋｉ２は積分ゲイン、Ｖは基準指令速度、ｖ（ｔ）は指令速度である。
【００４９】
極間状態が「放電(ギャップ小)」状態と判断された場合は、極間が接近気味であるから、指令速度ｖ（ｔ）を下げる制御を行う。具体的には、図７の減算器２１において、数値制御装置１０８により測定された電流絶対値ｉａから電流絶対値閾値Ｉａ２を引いた第２の差分を算出する。そして、乗算器２２が第２の差分に比例ゲインＫｐ２を乗じた値と、積分器２３が第２の差分を積分し当該積分値に乗算器２４が積分ゲインＫｉ２を乗じた値とを、加算器２５が加算して第２の加算値を算出する。最後に、減算器２６が第２の加算値を基準指令速度Ｖから引いて指令速度ｖ（ｔ）を決定する。
【００５０】
即ち、電流絶対値ｉａと電流絶対値閾値Ｉａ２の差分を比例積分制御(比例制御・比例積分微分制御)し、その出力を基準指令速度Ｖから引いて指令速度v(t)を下げる。これにより、極間距離を広げる制御を実行する。
【００５１】
このような演算および制御は、例えば、図７の減算器２１、積分器２３等の演算器を数値制御装置１０８内に実際に備えてハードウェア的に実行してもよいし、或いは、数値制御装置１０８内に備えられたＣＰＵ及びコンピュータプログラムによってソフトウェア的に実行してもかまわない。数値制御装置１０８は、サーボアンプ１０９及びモーター１１０を介して軸送り速度が上記指令速度ｖ（ｔ）となるように制御する。
【００５２】
＜「短絡」状態のときの制御方式＞
図４において、極間状態が「短絡」状態と判断された場合は、極間状態が「短絡」以外の状態になるまで軸送りを戻す。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態においては、電流絶対値と電流変化値の両方に基づいた極間状態の判定結果に応じて、数値制御装置１０８が軸送り速度ｖ（ｔ）を決定し、サーボアンプ１０９に駆動信号を送る。それにより、モーター１１０がワイヤ電極１０１と被加工物１０２と相対的な距離を制御する。
【００５４】
従来、ワイヤ放電加工装置で安定した加工を行うためには、極間電圧等を用いて軸送りを制御し、加工電極と被加工物との極間の距離を調整しなければならない。しかし、高周波電源は極間の浮遊成分の影響を受けやすい。このため、極間電圧取込用の回路を付加するだけでも、加工の不安定化、面粗さの悪化などの悪影響があった。
【００５５】
これらの問題を解決するために、本実施の形態においては、極間に何らかの回路を取り付けることはせず、高周波電源の電力供給元である定電圧電源からの電流の絶対値と電流の変化分から極間状態を判別し、極間電圧サーボの代わりとして制御する。即ち、定電圧電源からの電流の絶対値と電流の変化分に依存して、数値制御（ＮＣ）装置は下記のように軸送り速度の制御を実行する。
【００５６】
即ち、極間状態が「オープン」或いは「放電(ギャップ大)」状態の場合は、基準電流変化値と現在の電流変化値との誤差を算出し比例積分制御等の処理を行って軸送り速度を上げ、「放電(ギャップ小)」状態の場合は、基準電流絶対値と現在の電流絶対値との誤差を算出し比例積分制御等の処理を行って軸送り速度を下げる。そして、「短絡」状態の場合は、「短絡」以外の状態になるまで軸送りを戻す。
【００５７】
このように、本実施の形態においては、高周波電圧を極間に印加するワイヤ放電加工装置において、定電圧電源と高周波電圧を極間に印加する高周波電源との間に電流を検出するためのシャント抵抗とその抵抗の出力を測定する電圧計とを備える。さらに検出結果を解析する数値制御装置を設けて、測定した電流値と電流の変化値に基づいて極間の状態を判別し、判別した極間の状態に応じて軸送り制御の方式を変更する。
【００５８】
このような構成の軸送り速度制御方式を行うことにより、高周波電源を用いるワイヤ放電加工機において、極間の放電状態に応じた軸送り速度制御が可能となる。従って、通常行われるいわゆる極間間隙サーボを同様に実施することができ、ファーストカットや、加工量に変動が起きやすい場合でも、安定した加工を実現することができる。しかも極間に極間状態を判別するための回路を設けていないため、不要な浮遊成分の影響を受けないですむので、加工の不安定化や面粗さの悪化等を防ぐことができる。
【００５９】
さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかるワイヤ放電加工装置は、軸送り速度制御を行うワイヤ放電加工装置に有用であり、特に、高周波電源を用いて微細加工を行うワイヤ放電加工装置に適している。
【符号の説明】
【００６１】
１０１  ワイヤ電極
１０２  被加工物
１０３  スイッチング回路
１０４  スイッチング制御回路
１０５  電圧計
１０６  シャント抵抗
１０７  定電圧電源
１０８  数値制御装置
１０９  サーボアンプ
１１０  モーター
１１１  高周波電源
２０１、２０２、２０３、３０１、３０２、３０３  電流時間変化
１１、２１  減算器
１２、２２、１４、２４  乗算器
１３、２３  積分器
１５、２５  加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物から間隔をおいて配置されたワイヤ電極と、
前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に高周波電圧を印加するための定電圧電源とを備え、
前記高周波電圧の印加により前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に放電を発生させて前記被加工物を加工するワイヤ放電加工装置であって、
前記定電圧電源から流れる電流の電流値を測定する電流測定手段と、
測定された前記電流値の閾値判定結果と前記電流値の変化値の閾値判定結果との組み合わせに基づいて、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間の状態である極間状態を判別する判別手段と、
判別された前記極間状態に基づいて、前記被加工物と前記ワイヤ電極との間隔を制御する制御手段とを
さらに備えることを特徴とするワイヤ放電加工装置。
【請求項２】
前記被加工物と前記ワイヤ電極との間に高周波電圧を印加するスイッチング回路部を備え、
前記電流測定手段は、前記定電圧電源と前記スイッチング回路部との間に接続された電流検出用抵抗と、前記電流検出用抵抗の電圧を測定する電圧計とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項３】
前記判別手段によって判別された前記極間状態が、開放状態の場合、或いは放電状態で前記間隔が所望の範囲の値より大きい場合は、
前記制御手段は、前記変化値と電流変化値閾値との差分に基づいて、前記間隔が小さくなるように制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項４】
前記判別手段によって判別された前記極間状態が、放電状態で前記間隔が所望の範囲の値より小さい場合は、
前記制御手段は、前記電流値の絶対値と電流絶対値閾値との差分に基づいて、前記間隔が大きくなるように制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項５】
前記判別手段によって判別された前記極間状態が、放電状態で前記間隔が所望の範囲の値である場合は、
前記制御手段は、前記変化値と電流変化値閾値との差分と前記電流値の絶対値と電流絶対値閾値との差分とに基づいて、前記間隔が所望の範囲の値に維持されるように制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【請求項６】
前記判別手段によって判別された前記極間状態が、短絡状態の場合は、
前記制御手段は、前記極間状態が短絡状態でなくなるまで、前記間隔が大きくなるように制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤ放電加工装置。
【国際調査報告】
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